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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Batteriebetriebenen Verbraucher zusätzlich per Netzteil betreiben


Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Hallo!
Was passiert, wenn man einen Verbraucher mit dieser Schaltung an zwei 
Spannungsquellen anschließt? In meinem Fall entspricht +3,0V zwei 
Batterien und +3,1V einem Netzteil. Würde der Verbraucher hier komplett 
vom Netzteil versorgt werden? Falls nein: Wie könnte man die Schaltung 
möglichst einfach so anpassen, dass der Verbraucher (möglichst) 
vollständig vom Netzteil gespeist wird, solange eines angeschlossen ist 
und auf Batteriebetrieb "umschaltet", wenn das Netzteil entfernt wird?
+3,0V o---|>|---+---|<|---o +3,1V
                |
                R (Verbraucher)
                |
   0V o---------+---------o 0V

Autor: Jörn Paschedag (jonnyp)
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Das funzt. Kannst du aber selber checken, wenn du den Batteriestrom 
misst während das Netzteil angeschlossen ist.
In dem Fall solltest du nix messen ;-)

Autor: Anja (Gast)
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Jörn Paschedag schrieb:
> In dem Fall solltest du nix messen ;-)

Nicht ganz: bei 0,1V Unterschied zwischen Batteriespannung und 
Netzspannung wird das Verhältnis zwischen Netzstrom und Batteriestrom 
etwa 10:1 betragen. Vorausgesetzt beide Dioden sind vom gleichen Typ und 
haben gleiche Temperatur.

Da die Batteriediode bereits aufgeheizt ist wird zunächst der 
Batteriestrom noch etwas höher ausfallen bis dann die andere Diode 
wärmer wird.

Eventuell bringt ein Batteriemanagement-IC bessere Ergebnisse.

Gruß Anja

Autor: Jörn Paschedag (jonnyp)
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Hallo Anja,
selbstverständlich hast du Recht. Du hast sogar noch den voltage drop 
vergessen, den das Amperemeter bei der vorgeschlagenen Methode 
verursachen könnte.
Aber was soll die "Erbsenzählerei" bei einer solchen Frage? ;-)

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Erbsenzählerei ist tatsächlich unnötig, aber dass die Batterie immernoch 
ein Elftel des Stroms liefern muss, ist hier schon wichtig.
Wie kann man ausrechnen, welcher Anteil des Gesamtstroms bei einer 
bestimmten Spannungsdifferenz aus der Batterie kommt?

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Hallo Nils,

Ich würde die Batterie mit einem MOSFET schalten. (siehe Anhang, aber 
ohne Gewähr). Soll der Verbraucher während des Umschaltens mit Strom 
versorgt werden, muss man noch einen Puffer-Elko einplanen und dafür 
sorgen, dass die Spannung vom Netzteileingang schnell genug ansteigt und 
abfällt. Denn der MOSFET schaltet typischerweise bei USG ~ 2V 
(Datenblatt), also wenn die Spannung am Netzteil bei 1V liegt. Nach der 
Diode bleibt da nicht viel übrig.

Die zweite Diode könnte man übrigens auch noch durch einen MOSFET 
ersetzen, wenn der Spannungsabfall stört.

Gruß, DetlevT

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Irgendwo habe ich auch noch gelesen, dass man über einen JFET die 
Batterie "abschalten" kann, wenn ein Netzteil angeschlossen wird, weil 
der JFET niederohmig ist, wenn keine Gatespannung anliegt und hochohmig 
wird, wenn man eine Spannung zwischen Gate und Source anlegt (korrigiert 
mich, wenn ich was falsches sage, ich habe den Ausdruck JFET gestern zum 
ersten mal gehört).
Wie müsste man den JFET dazu einbauen? Könnte ich den hier 
(http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...) 
hernehmen? Und wieviel Spannung würde am JFET abfallen?

Detlef: Bei deiner Schaltung fließt doch durchgehend Strom durch den 
MOSFET, wenn kein Netzteil angeschlossen ist, oder?

Noch was: Der Verbraucher sind drei LEDs, von denen ich im Moment aber 
nicht weiß, wie viel Strom sie ziehen.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Nils ‫‪ schrieb:
> In meinem Fall entspricht +3,0V zwei Batterien

Bedenke das zwei leere Batterien abzüglich der Diodenspannung nur noch
2 * 0,9V - 0,5V = 1,3V haben.
Diodenspannung 0,5V bei einer Schottkydiode mit kleiner Last.


Edit: Die Schaltung von Detlef entspricht etwa deiner, wobei ich die von 
Detlef vorziehen würde. (Was brauchen die Leds für einen Strom? Wie 
willst du 3 Leds in Reihe betreiben mit 3V?!)


> Detlef: Bei deiner Schaltung fließt doch durchgehend Strom durch den
> MOSFET, wenn kein Netzteil angeschlossen ist, oder?

Das war doch dein Wunsch, dass wenn das NT keinen Strom mehr liefert, 
der Strom von der Batterie kommt.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Alexander Schmidt schrieb:
> Was brauchen die Leds für einen Strom? Wie
> willst du 3 Leds in Reihe betreiben mit 3V?!

Ich weiß noch nicht, wie die verschaltet sind (ich möchte eine Lampe 
umbauen und habe sie noch nicht zerlegt), aber es funktioniert.

Alexander Schmidt schrieb:
> Das war doch dein Wunsch, dass wenn das NT keinen Strom mehr liefert,
> der Strom von der Batterie kommt.

Ich meinte eigentlich, dass Detlefs Schaltung zusätzlichen Batteriestrom 
verbraucht, während die Schaltung mit dem JFET (soweit ich das 
verstanden habe) zusätzlichen Netzteilstrom verbraucht.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Nils ‫‪ schrieb:
> Ich meinte eigentlich, dass Detlefs Schaltung zusätzlichen Batteriestrom
> verbraucht, während die Schaltung mit dem JFET (soweit ich das
> verstanden habe) zusätzlichen Netzteilstrom verbraucht.

Ein MOSFET verbraucht keinen Strom. Jedes mA, was hinein fließt kommt 
auch wieder heraus. ;)

Im Ernst: Meine Kristallkugel sagt mir, dass du nur bipolare 
Transistoren und keine FETs kennst. Ein FET wird über Spannung 
gesteuert, nicht über Strom. Es fließt nur Strom von der Batterie zum 
Verbraucher. Und das soll ja wohl auch so sein.

Wegen der Spannungssteuerung ist aber auch der Widerstand auf der 
Netzteilseite notwendig. Sonst steigt durch den Sperrstrom der Diode die 
Spannung am Gate des FETs an und der macht wieder dicht.

Ach ja, man schreibt meinen Namen mit "v", Nyls. ;)

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Nils ‫‪ schrieb:
> Ich meinte eigentlich, dass Detlefs Schaltung zusätzlichen Batteriestrom
> verbraucht,

Dem ist nicht so.


> Ich weiß noch nicht, wie die verschaltet sind (ich möchte eine Lampe
> umbauen und habe sie noch nicht zerlegt), aber es funktioniert.

Dann ist in der Lampe ein Schaltwandler drin, der die Spannung für die 
Leds bereitstellt.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Detle_v_: Tschuldigung...

Alexander Schmidt schrieb:
> Dann ist in der Lampe ein Schaltwandler drin, der die Spannung für die
> Leds bereitstellt.

Oder die LEDs sind parallel geschaltet.


Detlev T. schrieb:
> Im Ernst: Meine Kristallkugel sagt mir, dass du nur bipolare
> Transistoren und keine FETs kennst.

Stimmt. Kann mir jemand eine Seite empfehlen, wo erklärt wird, wie man 
FETs verwenden sollte (also Schaltungsaufbau, -dimensionierung und 
-funktion)?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Nils ‫‪ schrieb:
> Oder die LEDs sind parallel geschaltet.

Ich nehme mal an es sind weiße Leds, dann Schaltwandler.
Sind es rote kann beides sein.


> Kann mir jemand eine Seite empfehlen, wo erklärt wird, wie man
> FETs verwenden sollte

http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html
http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html

N-Kanal und P-Kanal sind Komplementärtypen, so wie PNP und NPN.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Alexander Schmidt schrieb:
> http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html
> http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html

Wobei man bei dem gewählten Typ noch einmal ins Datenblatt schauen 
sollte. Auf der Webseite ist UGS = -10V, das halten nicht alle aus.

Noch einmal eine (blöde) Frage zu der Schaltung mit dem JFET: Würde die 
funktionieren? Ich dachte eigentlich, JFETs sind immer selbstleitend, 
würde also bei UGS=0V (Netzteil angeschlossen) doch leiten, oder wo 
stehe ich hier auf dem Schlauch?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Detlev T. schrieb:
> Noch einmal eine (blöde) Frage zu der Schaltung mit dem JFET: Würde die
> funktionieren? Ich dachte eigentlich, JFETs sind immer selbstleitend,

Ja da hast du recht, das hatte ich übersehen.
Ich war mir auch nicht sicher deshalb schrieb ich:
>> wobei ich die [Schaltung] von Detlef vorziehen würde.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Deswegen habe ich die Schaltung mit dem JFET vorgeschlagen:
JFETs sind selbstleitend, also kann man sie so verschalten, dass das 
Netzteil sind unter Spannung setzt und so zum Sperren bringt.
Nur weiß ich halt nicht, wie ich den JFET dazu anschließen muss (der 
Schaltplan war nur eine vage Idee, wahrscheinlich muss man da noch 
irgendwas umdrehen und hinzufügen).
Edit: Es könnte außerdem sein, dass die 3 bis 6V vom Netzteil 
(jenachdem, ob ich den Abgriff vor oder hinter den 3V-Spannungsregler 
lege) nicht ausreichen, um den JFET ganz zu sperren.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Mal eine Frage zu den Erklärungen auf den beiden sprut-Seiten: Sehe ich 
das richtig, dass ein FET durchschaltet, wenn man Gate und Drain 
verbindet?
(z.B. in diesen beiden Schaltungen (die Spannungsquellen am Gate müsste 
man natürlich weglassen): 
http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nleit.gif und 
http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pleit.gif)

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Nils ‫‪ schrieb:
> ein FET durchschaltet, wenn man Gate und Drain verbindet?

Nein.
Damit der Fet durchschaltet braucht es eine eine positive Spannung am 
Gate gegenüber Source. Diese muss mindestens die Threshold Spannung 
sein.

Autor: Nils ‫‪ (n-regen)
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Source muss doch wegen der Schutzdiode negativer sein als Drain.
Also würde am Gate eine positive Spannung relativ zu Source anliegen, 
wenn man das Gate mit Drain verbindet.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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@Nils,
Erstens hat niemand vorgeschlagen, Gate und Drain zu verbinden. (Warum 
sollte man das auch tun?).

Zweitens muss man klar zwischen N-MOSFET und P-MOSFET unterscheiden, 
genauso wie man zwischen npn und pnp bei bipolaren Transistoren 
unterscheidet.

Ein (selbstsperrender) *P*MOSFET, wie ich ihn vorgeschlagen habe, wird 
leitend, wenn UGS, die Spannung am Gate in Bezug auf den 
Source-Anschluss, negativ ist und vom Betrag her über der 
Threshold-Schwelle liegt. Wenn die Spannung am Gate höher ist als am 
Source-Anschluss sperrt der *P*MOSFET auch weiterhin. Wird die Spannung 
allerdings zu hoch, geht er kaputt.

Beim *N*MOSFET ist dann alles umgekehrt. Hier muss die Spannung am Gate 
höher sein als am Source-Anschluss, damit er leitend wird.

Vielleicht liest du dich noch ein bisschen ein, so wird das wohl noch 
nichts.

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